Introdução a medidas elétricas, Slides de Máquinas Elétricas

Baixe Introdução a medidas elétricas e outras Slides em PDF para Máquinas Elétricas, somente na Docsity! INTRODUÇÃO A MEDIDAS ELÉTRICAS Conteúdo 01 – Conceitos gerais; Sistemas de Unidades; Princípios aplicáveis às técnicas de medição; Métodos de medição. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho INTRODUÇÃO ›Se você não pode medir algo, não pode melhorá-lo! › O conhecimento amplo e satisfatório sobre um processo ou fenômeno somente existirá quando for possível medi-lo e expressá-lo por meio de números. Lord Kelvin Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › O dispositivo de medição (conhecido também como aparato ou equipamento de medição) é o conjunto de todos os componentes com os quais é aplicado um método de medição, com base em um determinado princípio. › Se o dispositivo possuir apenas um componente, é denominado instrumento de medição. › O termo instrumento de medição refere-se também às partes de um dispositivo que forem decisivas para as propriedades de medição (amplificador de medição, transformador de corrente, padrões, etc). Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Medições Analógicas • Nestas medições, o valor de qualquer medição pode ser continuamente representado e registrado dentro da margem esperada. • Portanto, o sinal da medição pode assumir qualquer valor dentro da margem de sinais, correspondendo à margem de medição. › Medições Digitais • Nestas medições, poderão ser apresentados valores de medição discretos de forma separada e descontínua com uma sutil graduação. • O valor da medição é encontrado pela soma da valores parciais e é exibido por displays ou por impressoras. Como a maioria das medições pode variar continuamente, primeiro elas devem ser quantificadas, isto é, divididas em etapas às quais tiver sido atribuído um sinal de medição discreto. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Sinais Analógicos › Sinais Digitais Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Padrão é a grandeza que serve de base ou referência para a avaliação da › quantidade ou da qualidade da medida. › Deve ser estabelecido de tal forma que apresente as seguintes características › Permanência: significando que o padrão não pode se alterar com o passar do tempo nem com a modificação das condições atmosféricas › Reprodutibilidade: capacidade de obter uma cópia fiel do padrão. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Aferição: Procedimento de comparação entre o valor lido por um instrumento e o valor padrão apropriado de mesma natureza. Apresenta caráter passivo, pois os erros são determinados, mas não corrigidos. › Calibração: Procedimento que consiste em ajustar o valor lido por um instrumento com o valor padrão de mesma natureza. Apresenta caráter ativo, pois o erro, além de determinado, é corrigido. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Um valor de medição determinado por um instrumento de medição não está livre de erros. › O erro é expresso nas unidades de quantidade correspondentes (erro absoluto) ou como uma porcentagem de um valor de referência (erro relativo) da margem de medição ou do valor teórico. › Os limites de erro na técnica de medição são os desvios extremos, sejam eles combinados ou garantidos, para mais ou para menos, da indicação correta ou valor predeterminado. A diferença entre o valor medido e o valor real é denominada erro Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Erros Sistemáticos Devem se às deficiências do instrumento ou do método empregado e às condições em que a medida é realizada. Podem ser classificados em Instrumentais e Ambientais. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Erros Sistemáticos Instrumentais: erros inerentes aos equipamentos de medição Exemplos: escalas mal graduadas, oxidação de contatos, desgaste de peças, descalibrados, erros causados pelas resistências inerentes ao instrumento de medida ( amperímetros, etc). Podem ser minimizados usando se instrumentos de boa qualidade de fazendo se sua manutenção e calibração adequadas. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Erros Sistemáticos Ambientais: referem se às condições do ambiente externo ao instrumento, incluindo pressão, temperatura, umidade, campos eletromagnéticos. Podem ser minimizados trabalhando se em ambientes climatizados e providenciar a blindagem dos equipamentos em relação a campos magnéticos. Os erros sistemáticos normalmente têm valor e sinal constantes portanto isso pode ser considerado para corrigir o resultado medido. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Equacionando os Erros o Erro Relativo O “erro relativo” “ ” é definido como a relação entre o erro 𝜀 absoluto Δ e o valor verdadeiro da grandeza medida:𝐕 𝐕𝐯 › Erro Relativo (%) Para definimos o erro relativo percentual aplicamos o seguinte equacionamento Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › No tratamento de erros os termos EXATIDÃO e PRECISÃO embora sejam muitas vezes usados como sinônimos, têm significado diferentes. › Exatidão: é a propriedade que exprime o afastamento que existe entre o valor lido no instrumento e o valor verdadeiro da grandeza que se está medindo. › Precisão: característica de um instrumento de medição, determinada através de um processo estatístico de medições, que exprime o afastamento mútuo entre diversas medidas em relação à média aritmética dessas medidas (Norma P-NB-278 73 da ABNT) Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › A precisão é, portanto, uma qualidade relacionada com a repetibilidade das medidas, isto é, indica o grau de espalhamento de uma série de medidas em torno de um ponto. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Para exatidão da medição, as chamadas quantidades de influência são muito importantes. Estas são quantidades físicas variáveis que influenciam a relação entre variáveis de entrada e de saída dentro de um sistema de medição. › As quantidades de influência mais importantes são as seguintes: Temperatura; Umidade; Pressão do ar; Posição; Vibrações; Campos de ruído; Tensão da rede elétrica; Frequência da rede elétrica; Corrente de dispersão. › Influência é o resultado de alterações na variável da quantidade de saída, consequência de um desvio em relação a seu valor nominal, quando os valores nominais de todas as outras quantidades permanecerem inalteradas. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS Os valores ou margens nominais frequentemente são indicados para diferentes quantidades de influência; isto significa que se estas condições nominais forem observadas, serão aplicados os limites de erro garantidos pelo fabricante do aparelho. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS A escala de um instrumento pode ser projetada para a margem de medição, ao passo que o sistema é dimensionado e ajustado de acordo com a margem de sinalização predeterminada pelo circuito externo. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Calibre do Instrumento: É o valor máximo da grandeza mensurável, que o instrumento é capaz de medir. Normalmente corresponde ao valor marcado no fim da sua escala. Exemplo: Um voltímetro que pode medir no máximo 250 Volts, diz-se que o seu calibre é de 250 volts. • É o instrumento que possui um só campo de medição. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Calibre do Instrumento: • É o instrumento que possui vários campos de medição comandados através de uma chave de comunicação. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Span: É a amplitude entre os valores final e inicial da escala. › Classe de Exatidão: A classe de exatidão é representada pelo “índice de classe”, um número abstrato, o qual deve ser tomado como percentagem do calibre do instrumento. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Perda Própria: É a potência consumida pelo instrumento correspondente à indicação final da escala, ou seja, correspondente ao calibre. › Eficiência: É a relação entre o calibre e a perda própria do instrumento. › Rigidez dielétrica: Representa a Tensão elétrica máxima que se pode aplicar entre a parte ou energizada e a carcaça ou parte desenergizada do instrumento sem lhe causar danos. Esta tensão é chamada de “Tensão de prova” ou “Tensão de ensaio” e é expressa em quilovolt (KV). Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho CONCEITOS GERAIS › Finalidade de utilização dos instrumentos de medição › Utilização: › Laboratório: Aparelhos que primam pela exatidão e precisão. › Industriais: Embora não sejam necessariamente tão exatos quanto os de laboratório, possuem robustez apropriada ao trabalho diário sob variadas condições. › Portabilidade: › Painel ou quadro de comando › De bancada ou portáteis. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho SISTEMAS DE UNIDADES › Os sistemas de unidades consistem em um determinado número de unidades de base definidas de forma independente, das quais podem ser originadas outras. › Sistema Internacional de Unidades (SI) Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho SISTEMAS DE UNIDADES Quantidade e Símbolo Nome Abreviatura Intensidade da corrente (I) Ampere A Tensão elétrica (V) Volts V Resistência Elétrica (R) Ohms Ω Condutância elétrica Siemens S Carga elétrica (Q) Coulomb / Ampere-segunda C / As Capacitância Elétrica (C) Farad F Fluxo Magnético (Φ) Weber W Indutância (L) Henry H Potência (P) Watt W / Va Energia/Trabalho (T) Joule J Condutividade Elétrica (σ) Siemens/metro S/m Força (F) Joule/metro J/m Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PROCESSOS DE LEITURA › Indicadores: Fornecem somente o valor da medida no instante em que é realizada. Utilizam escala graduada. › Ponteiro › Feixe luminoso › Digitais Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PROCESSOS DE LEITURA › Registradores: Capazes de armazenar um certo número de leituras. › Acumuladores: Acumula a grandeza da medição em um intervalo de tempo. Apresentam valor acumulado. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS APLICÁVEIS ÀS TÉCNICAS DE MEDIÇÃO › Tensão da descarga elétrica A tensão da descarga elétrica entre dois eletrodos depende da forma destes eletrodos e da distância entre eles, bem como do tipo dielétrico e estado de ionização. › Fenômenos eletrolíticos Quando uma corrente elétrica atravessa líquidos condutivos, há uma troca de íons. Os fenômenos eletrolíticos podem ser usados para determinar a polaridade de correntes contínuas. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS APLICÁVEIS ÀS TÉCNICAS DE MEDIÇÃO › Efeito Joule A calor produzido pela corrente elétrica em um condutor depende de sua resistência, intensidade da corrente e das condições de resfriamento. › Relação resistência-temperatura A dependência térmica da resistência, especialmente notável em determinados semicondutores, desempenha um importante papel na técnica de medição. Há termistores com coeficientes de temperatura negativos; ou seja, sua resistência diminui à medida que aumenta a temperatura e termistores com coeficientes de temperatura positivos, cuja resistência aumenta à medida que a temperatura também sobe. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS APLICÁVEIS ÀS TÉCNICAS DE MEDIÇÃO › Termoeletricidade No ponto de contato de dois metais diferentes, há um fluxo de elétrons que cria um campo elétrico entre os dois metais, pois o trabalho de emissão de elétrons é diferente em cada metal. › Efeito fotoelétrico Alguns metais e semicondutores emitem elétrons quando absorvem a luz. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Classificação dos instrumentos: › Quanto ao princípio físico do conjugado do instrumento: Obs: São características de medidores analógicos, visto que os digitais utilizam circuitos eletrônicos comparadores. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Generalidades sobre os instrumentos – Funcionamento: › A corrente elétrica percorre a bobina imerso em um campo magnético do ímã permanente; › Interação entre a corrente e campo magnético origina uma força (F) que produz um conjugado em relação ao eixo de rotação do sistema, fazendo girar a bobina em torno deste eixo  Este conjugado é chamado de conjugado motor. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Generalidades sobre os instrumentos – Funcionamento: › Ao mesmo tempo, molas com extremidade presa no eixo da bobina e outra à carcaça do instrumento, ficam sob tensão mecânica e se opõem ao movimento de rotação, originando o conjugado antagonista ou restaurador; › Estas molas fazem o conjunto móvel voltar à posição inicial (ou posição de repouso); › Para evitar oscilações do conjunto móvel em torno da posição de equilíbrio cria-se um conjugado de amortecimento por meio de artifícios externos ao sistema que podem ser do tipo: › Amortecimento por correntes de Foucault › Amortecimento por atrito sobre o ar › Amortecimento por atrito sobre líquido Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Generalidades sobre os instrumentos – Funcionamento: Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Princípios Físicos: › Instrumento com Bobina Móvel › No campo de um ímã permanente é montado por uma bobina móvel; › A rotação da bobina e consequentemente a deflexão do ponteiro são proporcionais à corrente; › Quando ocorre inversão do sentindo da corrente de circulação da corrente, ocorre também a inversão da rotação da bobina ou deflexão do ponteiro, isto resulta que este instrumento pode ser usado apenas para medição em CC. › Vantagens: baixo consumo próprio; alta sensibilidade e alta precisão. › Desvantagens: usado somente em CC e danifica-se rapidamente. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE INSTRUMENTOS ELETROMECÂNICOS › Princípios Físicos: › Instrumento com Ferro Móvel › Na parte interior de uma bobina, uma chapa de ferro doce fixa é montada em oposição a chapa móvel. Logo, ao circular corrente na bobina ambas as chapas são magnetizadas identicamente e, portanto, se repelem  Tanto em CC quanto em CA. › Utiliza o amortecimento por atrito sobre o ar para estabilização do ponteiro. › Vantagens: usados em CC e CA; robustez e menor custo. Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho MÉTODOS DE MEDIÇÃO › A lista de verificação abaixo deve ser observada ao serem realizadas medições precisas com instrumentos de precisão: Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Prof(a). Me. Eng. Prisciane de Paula Mouzinho SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO